双向精简矩阵变换器双侧互扰鲁棒控制与双模式统一化策略

基本信息
批准号:51877176
项目类别:面上项目
资助金额:61.00
负责人:宋卫章
学科分类:
依托单位:西安理工大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张琦,钟彦儒,鲁静,党超亮,刘江,谢楠,闫佳,杜晓斌
关键词:
矩阵变换器扰动控制模型预测控制
结项摘要

Bidirectional reduced matrix converters (BRMC) feature excellent properties, such as inter-stage isolation, bidirectional power flowing and excellent gird-side performance, which show good application prospect. But these characteristics of no capacitor in the inter-stage and the inter-stage using AC coupling would result in bilateral disturbance, then this problem would become more serious in abnormal conditions. An adaptive variable-weight robust control method for bilateral disturbance compensation in abnormal condition has been proposed to remove this Bilateral disturbance, meanwhile the multiple disturbances in abnormal conditions has been compensated. Aiming at the problem of two sets of modulation/control strategies being adopted for dual modes in the same topology, a bipolar coordinated modulation strategy and a model predictive control with multi-objective functional were proposed to solve this problem. the soft cutting ability of BRMC for DC fault is found. BRMC operates as a bidirectional AC/DC interlinking converter for an AC/DC micro-grid system, the fundamental function has been achieved using this interlinking converter, when DC-side short circuit fault happens, the zero-current soft shut-down is achieved by using zero vector from in BRMC, thus the fault has been blocked without voltage overshoot.

双向精简矩阵变换器(BRMC)具有前后级隔离、功率可双向流动和网侧电能质量高等优良特性,应用前景广阔。BRMC中间侧无储能电容,前后级以交流形式耦合,此独特拓扑耦合方式导致其存在双侧性能互扰以及非正常工况双侧互扰加剧问题。.提出一种具有非正常工况补偿功能的自适应变权重双侧互扰鲁棒控制方法,消除双侧互扰同时,亦能实现对非正常工况多种扰动综合一体化补偿,弥补拓扑缺陷。针对BRMC同一拓扑正反向双模式分别采用两套独立的调制/控制策略问题,探索一种双极性协调型调制策略和多目标函数预测控制,实现BRMC双模式下调制/控制统一;最后挖掘BRMC直流故障软切断潜能,BRMC作为交直流微网双向接口变换器时,在满足双向接口基本性能需求同时,当直流侧短路故障时,利用BRMC矩阵桥独特的上下桥臂直通零矢量实现零电流软切断,电压无过冲下阻断故障扩散。

项目摘要

双向精简矩阵变换器(BRMC)具有前后级隔离、功率可双向流动和网侧电能质量高等优良特性,不仅可应用于海上风电HVDC系统,也可作为电动汽车V2G双向充放电变流器,以及交直流混合微电网的双向接口变换器,应用前景广阔。但BRMC中间侧无储能电容,前后级以交流形式耦合,此独特拓扑耦合方式导致其存在双侧性能互扰以及非正常工况双侧互扰加剧问题。.针对此问题,提出一种具有电网非正常工况补偿功能的双侧互扰鲁棒控制方法,首先探索研究一种适用于BRMC的直接功率预测控制方法,其次针对电网电压不平衡工况,提出一种基于延迟信号正负序提取法的BRMC功率补偿控制,最后针对电网电压不平衡且含低次谐波工况,提出一种适用于BRMC的级联式延迟信号多谐波消除扩展功率预测控制方法,最终实现对非正常工况多种扰动综合一体化补偿控制,弥补了拓扑缺陷,拓宽了拓扑应用领域。针对BRMC同一拓扑正反向双模式分别采用两套独立的调制/控制策略问题,探索一种双极性协调型调制策略和多目标函数预测控制,实现了BRMC双模式下调制/控制统一,降低了BRMC同一拓扑正反向双模式下的调制/控制策略的复杂性;最后挖掘BRMC直流故障软切断潜能,BRMC作为交直流微网双向接口变换器时,在满足双向接口基本性能需求同时,当直流侧短路故障时,利用BRMC矩阵桥独特的上下桥臂直通零矢量实现零电流软切断,电压无过冲下阻断故障扩散。仿真和实验结果验证了方案可行性。通过此项目研究解决了BRMC拓扑低抗扰性固有缺陷、统一化调制/控制策略并挖掘了拓扑潜能,拓宽了拓扑应用领域。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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